Eichen im Kühlschrank
3. Januar 2012
Wenn vom Klimawandel die Rede ist, dann geht es oft um lange Zeiträume - und häufig um die ganze Welt. Es geht um einen Anstieg des Meeresspiegels, um globale Durchschnittstemperaturen, um Wirbelstürme und Dürrekatastrophen irgendwo auf der Welt.
Das Thema bleibt abstrakt, obwohl es uns unmittelbar betrifft. Am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Halle (UFZ) untersuchen Wissenschaftler, wie sich der Klimawandel auf Wälder auswirkt und damit auch auf Pflanzen und Tiere.
"Vor allem im Frühjahr, wenn die Bäume am stärksten wachsen, wird es wärmer und trockener", sagt UFZ-Forscher Dr. Stefan Klotz, "die Bäume geraten unter Trockenstress." Und gestresste Bäume sind besonders anfällig für Krankheitserreger und andere Schädlinge.
Wenn in den Schlagzeilen vom Fichtensterben die Rede ist, vom Eichen- oder Buchensterben, dann waren die Bäume häufig durch Hitze oder Trockenheit vorgeschädigt. Doch warum werden manche Bäume krank, während anderen dieselben Bedingungen nichts anhaben können? Um das herauszubekommen, schlagen die Forscher ganz unterschiedliche Wege ein.
Die Wälder der Zukunft
Im Labor von Dr. Sylvie Herrmann steht ein Kühlschrank neben dem anderen. Das heißt, die Geräte sehen zwar aus wie Kühlschränke, sie dienen hier aber als Klimakammer. Im Inneren stapeln sich auf mehreren Regalen Einmachgläser, darin wachsen kleine Eichen. Noch sind sie nur wenige Zentimeter groß – ein ungewöhnlicher Anblick. "Die haben schöne, grüne Blätter, aber in dieser Phase noch keine Wurzeln", erklärt Herrmann.
Die Mikrobiologin ist stolz auf ihre Zucht, denn Eichen sind besonders schwer im Labor zu kultivieren. Viele Arbeitsgruppen haben das Vorhaben wieder aufgegeben und arbeiten jetzt mit Bäumen, die leichter zu halten sind, Pappeln zum Beispiel. Auch in Halle gab es zu Anfang viele Rückschläge, immer wieder gingen die Pflanzen ein, doch mittlerweile haben die Biologen eine stabile Kultur etabliert.
In ein paar Wochen wird Herrmann die Pflanzen in ein Medium umsetzen, das die Wurzelbildung auslöst – und dann können die Versuche beginnen. In der Klimakammer müssen die Eichen zum Beispiel mit einem ungewöhnlich kalten Sommer klar kommen. Die Beleuchtung entspricht einem langen Sommertag, die Temperatur dagegen wird auf 17 Grad Celsius heruntergeregelt.
Unter diesen Bedingungen setzt die herbstliche Färbung der Blätter viel zu früh ein, so eines der ersten Ergebnisse. "Die Laubfärbung hängt also nicht von der Tageslänge ab", sagt Sylvie Herrmann. Die ungewöhnlichen Bedingungen setzen die Bäume unter Stress. Aber was heißt das genau? Welche Gene sind aktiv, wenn die Bäume mit Hitze oder Kälte, mit Trockenheit oder Überschwemmungen klar kommen müssen?
Regelmäßige DNA-Analysen sollen diese Fragen beantworten. Jedes Jahr werden auch einige Bäume aus der Klimakammer ausgepflanzt. So können die Forscher die Entwicklung unter realen und künstlichen Bedingungen vergleichen. Noch stehen diese Forschungen ganz am Anfang.
Mediterrane Verhältnisse in Deutschland
Die Arbeiten von Sylvie Herrmann und Stefan Klotz sind auf Jahre angelegt. Wer Bäume – oder gar ganze Wälder - studiert, braucht Geduld. Neben den experimentellen Arbeiten im Labor beobachten die Forscher deshalb ganz genau, was sich im natürlichen Ökosystem tut – und sie erstellen Szenarien:
Was bedeuten die Berechnungen der Klimaforscher für den deutschen Wald? Im Jahr 2080 wird in einigen Bereichen Deutschlands ein Klima herrschen, das heute eher im Mittelmeerraum anzutreffen sind: Es wird wärmer und trockener.
Die hiesigen Bedingungen finden sich dann weiter im Norden Europas. Stefan Klotz hat analysiert, was das für die Pflanzen bedeutet: Können die Spezies mit den für sie geeigneten Klimabedingungen nach Norden wandern – oder werden sie aussterben? Tatsächlich sind die Verhältnisse von Art zu Art sehr unterschiedlich.
Das größte Problem für den Wald ist das Tempo der Veränderungen: Der Klimawandel kommt zu schnell, und Bäume sind keine guten Wanderer. Für den Menschen sind 100 Jahre eine lange Zeit, für die Eiche aber ist es lediglich ein Lebensabschnitt. Aber auch andere - flexiblere - Arten können den passenden Klimabedingungen nicht einfach hinterher fliegen.
"Einigen Schmetterlingsarten zum Beispiel bereitet das wärmere Klima an sich keine Probleme", sagt Klotz, "doch wenn die Nahrungspflanzen der Raupen verschwinden, dann wird auch der Schmetterling aussterben." Diese komplexen Wechselwirkungen machen Vorhersagen äußerst schwierig.
Palmen im Wald
Eines jedoch ist jetzt schon zu spüren: Zu den größten Verlierern des Klimawandels gehören nicht die Eichen sondern Nadelbäume wie die Fichte, der ökonomisch wichtigste Baum in der Forstwirtschaft. Weil die Fichte eine besonders schnelle Holzernte verspricht, wurden nach dem Krieg in vielen Regionen Fichtenmonokulturen angelegt.
Vor allem in trockenen Tieflagen bekommen die Bäume heute Probleme: Sie verlieren Nadeln, fallen dem Borkenkäfer zum Opfer und sterben schließlich ab. Experten empfehlen deshalb seit langem, den Wald umzubauen. "Die Buche ist auf vielen Standorten die bessere Alternative", weiß Stefan Klotz. Auch Eichen haben eine gute Chance - wobei sich bei uns anstelle der heimischen Stiel-Eiche vermehrt südliche Arten ausbreiten werden: Flaum-, Trauben- oder Stein-Eiche zum Beispiel.
Eine Fülle von Faktoren entscheidet darüber, welche Arten zu den Gewinnern und welche zu den Verlierern gehören werden. In jedem Fall wird sich die Zusammensetzung unserer Wälder verändern: Einige Arten werden verschwinden, andere neu hinzukommen. "In den Südalpen haben es sogar schon Palmen geschafft, im Unterwuchs von Eichenwäldern zu überwintern".
Die Arbeitsgruppe von Stefan Klotz hat das Ausmaß des Wandels, den sogenannten Turnover, berechnet. "In den krassesten Szenarien kann es ohne Weiteres zu einem Artenwechsel von 50 Prozent bis 2080 kommen", sagt Klotz. Wie sehr sich unsere Wälder verändern hängt davon ab, wie stark der Klimawandel zuschlägt. Nach den Modellen der Klimaforscher werden die Temperaturen in den kommenden 50 Jahren um zwei bis vier Grad Celsius steigen.
Gleichzeitig nehmen Wetterextreme zu, Starkregen und Überschwemmungen folgen auf längere Dürreperioden. Der Wald kann viele dieser Entwicklungen abpuffern - wenn wir ihm dabei helfen. Wichtig ist ein System von Schutzgebiet, dass es den Arten erlaubt, auch über größere Strecken zu wandern. Gleichzeitig muss der Umbau des Waldes beginnen: Je vielfältiger und artenreicher ein Wald ist, umso besser kann er mit den unterschiedlichsten Witterungsbedingungen klar kommen. "Risikostreuung" heißt das in der Sprache der Forstwirte.
Autorin: Claudia Ruby
Redaktion: Judith Hartl